【文/觀察者網(wǎng) 熊超然】“科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，美國國家航空航天局（NASA）在空間生命保障系統(tǒng)研發(fā)中存在關(guān)鍵差距，這可能會阻礙美國在長期載人空間探索和居住方面與中國競爭，中國則遙遙領(lǐng)先”

香港《南華早報》9月14日報道指出，一個由包括NASA研究人員在內(nèi)的科學(xué)家團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在中俄已計劃聯(lián)手建立月球科研基地之際，美國在生物再生式生命保障研究上的投入有限，正在削弱其在太空領(lǐng)域的競爭力。該團(tuán)隊稱，過去的研究和政策決定——例如削減經(jīng)費和項目，造成了NASA當(dāng)前在空間居住能力上存在“關(guān)鍵差距”（Critical gaps）。

“如今正處在重返月球的邊緣，NASA需要開發(fā)關(guān)鍵能力，以建設(shè)并運營月球前哨基地。”該研究團(tuán)隊在8月16日發(fā)表于同行評議期刊《npj-微重力》（npj Microgravity）上的論文中寫道。

據(jù)報道，這篇論文由普渡大學(xué)、美國東北大學(xué)、猶他州立大學(xué)、猶他大學(xué)等美國高校，以及NASA肯尼迪航天中心和艾姆斯研究中心的研究人員共同撰寫。

目前，美國的空間生命保障系統(tǒng)，包括國際空間站所采用的方案，都依賴于補(bǔ)給飛行任務(wù)來輸送水、食物及其他消耗性物資。

研究團(tuán)隊指出，長期載人任務(wù)若超出地球軌道前往月球或火星，將受到補(bǔ)給發(fā)射帶來的巨額成本和復(fù)雜后勤問題的限制，同時也面臨輻射和微重力對人體產(chǎn)生影響的安全擔(dān)憂。

生物再生式生命保障系統(tǒng)（BLSS）——即利用生物體循環(huán)與生成氧氣、食物和水等資源的人工生態(tài)系統(tǒng)，被認(rèn)為是長期深空人類任務(wù)的更優(yōu)解決方案。這些系統(tǒng)（又稱BLiSS）利用植物、動物和微生物，創(chuàng)造一個可持續(xù)的閉環(huán)環(huán)境，滿足食物和廢物管理等基本生存需求。

“無論在政府層面還是商業(yè)層面，缺乏可用的BLiSS技術(shù)和系統(tǒng)，目前都限制了載人月球探索計劃的目標(biāo)實現(xiàn)?！痹撗芯繄F(tuán)隊寫道。

2023年11月28日，中國載人航天工程首次對外發(fā)布由神舟十六號乘組返回地面前手持高清相機(jī)，通過飛船繞飛拍攝的空間站組合體全景照片。 中國載人航天工程辦公室

論文通訊作者、普渡大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物工程教授D·馬歇爾·波特菲爾德（D. Marshall Porterfield），曾在2012年至2016年擔(dān)任NASA總部空間生命與物理科學(xué)部門負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)未來人類探索相關(guān)科學(xué)的研究。他指出，美國采用了“完全錯誤的模式來進(jìn)入太空”，重心放在了充當(dāng)“后勤運輸商”而不是“后勤提供者”。

上世紀(jì)90年代，NASA曾把生物再生式方法作為研究重點，包括為太空探索開發(fā)可持續(xù)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，這一研究還促成了受控環(huán)境農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的誕生。NASA的下一階段研究，是生物再生行星生命保障系統(tǒng)測試綜合體（BIO-Plex），旨在評估可為未來太空任務(wù)提供食物、水和可呼吸大氣的生命保障系統(tǒng)。

研究團(tuán)隊指出，2004年，在一項大規(guī)模研究導(dǎo)致預(yù)算削減和研究重點轉(zhuǎn)變后，該綜合體停止運行并被拆除?！癗ASA開發(fā)這些生物再生技術(shù)的預(yù)算被削減后，再也沒有恢復(fù)。”波特菲爾德補(bǔ)充稱，目前剩余的生物再生技術(shù)研究，正面臨特朗普政府進(jìn)一步削減2026財年預(yù)算的威脅。

研究團(tuán)隊指出，自21世紀(jì)初以來，美國對生物再生生命保障研究的支持逐漸減弱；而中國國家航天局（CNSA）過去20年間一直“積極支持并推進(jìn)”這項研究。當(dāng)年BIO-Plex的公開計劃，“支持了中國國家航天局迅速建立一項生物再生棲居地技術(shù)項目的努力，以建成可操作的人類月球前哨，并在隨后展示了其可行性”。

“月宮一號”是由北京航空航天大學(xué)建立的中國首個空間基地生命保障人工閉合生態(tài)系統(tǒng)地基綜合實驗裝置，是一個密閉艙系統(tǒng)，其中包括植物艙、廢棄物處理裝置、餐廳和臥室，用于開展月球基地生命保障系統(tǒng)的地基試驗研究。

“除了中國的努力，目前沒有其他官方項目在推進(jìn)一個完全整合的、閉環(huán)的生物再生架構(gòu)，用于建立月球或火星棲居地，甚至用于支持長期的人類太空駐留?！毖芯咳藛T還表示，中國國家航天局近期公布的計劃顯示，“中國在這些新興努力以及技術(shù)的規(guī)模與領(lǐng)先地位上，已超越美國及其盟友，尤其是與NASA當(dāng)前項目相比”。

《南華早報》回顧稱，在與蘇聯(lián)的太空競賽期間，美國政府曾對科技項目進(jìn)行大量投資，其中包括創(chuàng)建NASA。即使處于冷戰(zhàn)的緊張狀態(tài)下，美蘇在太空領(lǐng)域的科學(xué)合作也未停止，最終促成了包括美國、蘇聯(lián)（后來的俄羅斯）、歐洲、日本及其他伙伴在內(nèi)的國際空間站項目。

直到2014年“克里米亞事件”爆發(fā)后，數(shù)十年的成功合作宣告終結(jié)，目前美俄之間僅剩的太空合作項目是履行對國際空間站的義務(wù)，而國際空間站計劃在2030年退役。

而早在十多年前，美國還曾對中國祭出“太空封殺令”，曾以政治、資金、技術(shù)等方面緣由，將中國排除在國際空間站項目之外。2011年，美國又通過了旨在禁止中美兩國航天合作的“沃爾夫條款”（由當(dāng)時的美國眾議員弗蘭克·魯?shù)婪?middot;沃爾夫提出，F(xiàn)rank Rudolph Wolf），以所謂“存在間諜風(fēng)險”為理由，封死了中國參與國際空間站合作的道路。

不過，這些都并未阻撓中國航天的發(fā)展步伐，中方在這一高難度的領(lǐng)域“殺出一條血路”，創(chuàng)造出如今的耀眼成就。雖然中國沒有加入國際空間站，但自2021年“天宮”空間站發(fā)射以來，中國即將成為唯一在地球軌道上擁有載人航天設(shè)施的國家。

2021年4月23日，中俄雙方發(fā)布《中國國家航天局和俄羅斯國家航天集團(tuán)公司關(guān)于合作建設(shè)國際月球科研站的聯(lián)合聲明》。目前，中國和俄羅斯正在聯(lián)合十多個國家的伙伴，共同建設(shè)國際月球科研站。

據(jù)中國探月工程總設(shè)計師、深空探測實驗室主任吳偉仁院士此前介紹，國際月球科研站將按照三階段分步實施，計劃2030年前后建成基本型，開展月球環(huán)境探測和資源利用試驗驗證；2040年前后建成完善型，開展日地月空間環(huán)境探測及科學(xué)試驗，并建成鵲橋通導(dǎo)遙綜合星座，服務(wù)載人登月和火星、金星等深空探測；之后建設(shè)應(yīng)用型月球科研站，由科研型試驗站逐步升級到實用型、多功能的月球基地。

蘇聯(lián)早在20世紀(jì)60年代就開展了生物再生系統(tǒng)的研究，包括建造并運行數(shù)十年的閉合生命保障系統(tǒng)BIOS-3。這篇論文的研究團(tuán)隊表示，這使得中俄在國際月球科研站上的合作形成了一個“強(qiáng)大的伙伴關(guān)系”，因為該項目結(jié)合了俄羅斯數(shù)十年的航天經(jīng)驗與中國先進(jìn)且資金充足的航天計劃。

“與中國繁榮的計劃形成鮮明對比的是，這些關(guān)鍵進(jìn)展和已展示的BLiSS能力并未在美國項目中得到體現(xiàn)，美國目前也沒有計劃重建2004年被取消的NASA項目?！毖芯繄F(tuán)隊稱：“因此，僅僅是恢復(fù)和重建所需的設(shè)施和基礎(chǔ)設(shè)施，美國太空計劃就面臨著多年的挑戰(zhàn)?！?/p>

2021年4月23日，中國國家航天局和俄羅斯國家航天集團(tuán)公司聯(lián)合主辦的國際月球科研站宣介會在南京召開。中俄雙方發(fā)布《中國國家航天局和俄羅斯國家航天集團(tuán)公司關(guān)于合作建設(shè)國際月球科研站的聯(lián)合聲明》。

據(jù)介紹，NASA的“阿爾忒彌斯”（Artemis）登月計劃，旨在自1972年12月以后再次將美國人送上月球表面，并在月球軌道建立一個名為“月球門戶”的前哨站，可作為月球及更遠(yuǎn)深空任務(wù)的短期中轉(zhuǎn)點。

盡管美國在生物再生生命保障系統(tǒng)的發(fā)展方面面臨挑戰(zhàn)，但該領(lǐng)域的研究仍在進(jìn)行中，包括私營企業(yè)的研究以及與歐洲航天局等國際合作伙伴的合作。

但波特菲爾德?lián)鷳n地說，美國科研團(tuán)體面臨的挑戰(zhàn)之一是如何向國會解釋，為什么這項研究的經(jīng)費不應(yīng)被削減，因為許多議員認(rèn)為，“與太空中的生物系統(tǒng)和載人航天相關(guān)的問題都已經(jīng)完全解決了”。他還提到，在美國，月球與火星項目之間的分歧也是一大問題，因為一些人在用很大一部分的力度推動執(zhí)行火星著陸任務(wù)。

正如太空研究有助于發(fā)展受控農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)一樣，生物再生生命保障研究可以幫助推進(jìn)人造環(huán)境和精準(zhǔn)醫(yī)療等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。波特菲爾德說，太空探索所剩的技術(shù)缺口“實際上是生物學(xué)上的缺口”，而這些技術(shù)正是地球?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)未來所需的。

“除非我們學(xué)會通過開發(fā)這些技術(shù)來保護(hù)地球，讓我們能夠在地球外生存，也能夠在地球上生存，否則我們永遠(yuǎn)無法離開地球?！彼f。

相較于美國太空計劃的喧囂與混亂，中國的月球探索計劃進(jìn)展踏實而順利，載人登月發(fā)展穩(wěn)步推進(jìn)，已經(jīng)進(jìn)行了多次繞月探測和取樣任務(wù)，為在2030年前實現(xiàn)中國人首次登陸月球奠定基礎(chǔ)。

今年4月24日，中國國家航天局局長單忠德表示，中國探月工程始終秉持平等互利、和平利用、合作共贏的原則，與國際社會共享發(fā)展成果。中國將持續(xù)開放月球科研樣品國際申請，我們期待全球科學(xué)家獲得更多科學(xué)發(fā)現(xiàn)，共同拓展人類認(rèn)知、造福全人類。